一种适用于小鼠的达芬奇机器人的机器臂

1.本发明属于手术机器人技术领域，具体为一种适用于小鼠的达芬奇机器人的机器臂。


背景技术：

2.达芬奇外科手术系统是一种高级机器人平台，达芬奇机器人能够通过使用微创的方法来实施复杂的外科手术，达芬奇机器人由三部分组成：外科医生控制台、床旁机械臂系统和成像系统，其中床旁机械臂系统是外科手术机器人的操作部件，其主要功能是为器械臂和摄像臂提供支撑。
3.黄雪辉在期刊《健康忠告》2020年第2期中的《达芬奇机器人
‑‑
进行微创手术的“利器”》一文中对达芬奇手术机器人进行了介绍，文中指出，达芬奇机器人实质上是一种自动化的升级版腹腔镜，医生在进行手术时，无需站在手术台旁，而是坐在主控台上，就可以通过手和脚来操控设备，进行手术操作了。与传统的腹腔镜手术相比，达芬奇机器人手术不仅成像更加高清，手术区域的三维显影更加清晰，更便于医生观察到手术当中的“死角”，而且其操作器械可以在体内实现360
°
的旋转，使手术效果更加精准。
4.由于在实际操作达芬奇机器人进行手术前，操作人员需要不断地进行达芬奇机器人的操作练习，其中小鼠是人们进行达芬奇机器人的常用练习对象，在小鼠体内进行达芬奇机器人的手术练习时，因小鼠体型较小，使得芬奇机器人床旁机械臂上的多个机械手臂一同对小鼠进行手术操作时，多个机械臂上的手术器械之间容易发生触碰，影响对小鼠进行手术练习的同时会使达芬奇机器人受到损伤。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种适用于小鼠的达芬奇机器人的机器臂，以解决现有技术的上述问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种适用于小鼠的达芬奇机器人的机器臂，包括床旁机械臂主体，所述床旁机械臂主体上安装有若干手术机械臂，位于最外侧位置处的所述手术机械臂上安装有延展臂，所述延展臂包括呈弧形状的弧形臂和套在所述弧形臂外侧的活动套，所述弧形臂顶端的外侧边缘处设置有若干凸齿，所述活动套能够沿所述弧形臂滑动，所述活动套的外侧端面上设置有凸座，所述活动套内转动连接有蜗杆，所述蜗杆与所述凸齿相啮合，所述活动套的顶端安装有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出轴末端同轴连接有第一齿带轮，所述蜗杆的杆轴上同轴连接有第二齿带轮，所述第一齿带轮与所述第二齿带轮之间通过齿带相连接。
8.在本发明的技术方案中，所述床旁机械臂主体包括底座、设置在所述底座顶端的升降座、固定在所述升降座顶端的固定臂、伸入到所述固定臂内的伸缩臂以及安装在所述
伸缩臂末端的固定盘，所述手术机械臂安装在所述固定盘的外端边缘处。
9.在本发明的技术方案中，所述手术机械臂包括安装在固定盘上的铰接臂、安装在所述铰接臂底端的活动臂、若干关节臂以及安装在位于最末端所述关节臂上的器械臂，手术器械被夹持在所述器械臂上，所述延展臂安装在位于最末端的所述关节臂与所述器械臂之间。
10.在本发明的技术方案中，所述弧形臂的首端设有端座，所述端座伸入到关节臂的末端并与所述关节臂铰接，所述端座的首端同轴连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机固定在所述关节臂的末端。
11.在本发明的技术方案中，所述弧形臂顶端的外侧边缘处开设有边槽，所述凸齿位于所述边槽内，所述活动套内开设有套腔，所述弧形臂从所述套腔中穿过。
12.在本发明的技术方案中，所述活动套顶部的前端边缘处开设有通槽，所述蜗杆安装在所述通槽内，所述蜗杆的首末两端杆轴分别插入到所述通槽的左右两侧槽壁内，所述活动套的顶端固定有竖板，所述第三驱动电机固定在所述竖板的右侧端面上。
13.在本发明的技术方案中，所述活动套的前侧设置有连接座，所述连接座的首端设有凸臂，所述凸臂与所述凸座铰接，所述凸座的顶端安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴末端与所述凸臂的首端同轴连接。
14.在本发明的技术方案中，所述连接座末端的外侧表面上安装有第四驱动电机，器械臂能够安装到所述凸臂的末端，第四驱动电机的输出轴末端与器械臂固定连接。
15.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
16.1、本发明中，通过设置在位于最外侧手术机械臂上的延展臂，使得在其他的手术机械臂对小鼠进行手术操作时，装有延展臂的手术机械臂具有更加广的运动范围，使得该手术机械臂上的器械臂能够在夹持手术器械的时候绕到其他手术机械臂的手术器械前侧，在对手术操作起到辅助作用的同时可避免多个手术器械在小鼠体内的狭小空间中出现互相触碰的情况发生。
17.2、本发明中，通过设置在活动套上的连接座并将器械臂安装到连接座上，使得该器械臂能够相对活动套在水平方向和竖直方向上进行活动，以调节夹持在器械臂上手术器械的角度，使器械臂上的手术器械能够多角度地参与到小鼠体内的手术中。
附图说明
18.图1为本发明的整体结构示意简图；
19.图2为本发明中床旁机械臂主体的结构图；
20.图3为本发明中手术机械臂的结构图；
21.图4为本发明中延展臂的安装示意图；
22.图5为本发明中延展臂的结构图；
23.图6为本发明中延展臂弧形臂的结构图；
24.图7为本发明中活动套的结构图；
25.图8为本发明中活动套的部分结构示意图；
26.图9为本发明中第三驱动电机与蜗杆的连接示意图；
27.图10为本发明中的结构图。
28.附图标记说明：
29.1-床旁机械臂主体；11-底座；12-升降座；13-固定臂；14-伸缩臂；15-固定盘；
30.2-手术机械臂；21-铰接臂；22-活动臂；23-关节臂；231-第一驱动电机；24-器械臂；
31.3-延展臂；31-弧形臂；311-端座；312-边槽；313-凸齿；314-限位块；32-活动套；321-套腔；322-凸座；323-第二驱动电机；324-通槽；325-竖板；326-第三驱动电机；3261-第一齿带轮；327-蜗杆；3271-第二齿带轮；328-齿带；329-连接座；3291-凸臂；3292-第四驱动电机。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
33.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
34.参照图1-图10，本发明的适用于小鼠的达芬奇机器人的机器臂，包括床旁机械臂主体1，床旁机械臂主体1上安装有若干手术机械臂2，床旁机械臂主体1包括底座11、设置在底座11顶端并能够进行升降的升降座12、固定在升降座12顶端的固定臂13、伸入到固定臂13内的伸缩臂14以及安装在伸缩臂14末端的固定盘15，手术机械臂2安装在固定盘15的外端边缘处，伸缩臂14可带动固定盘15在固定臂13中做伸缩运动，以调节固定盘15的位置。
35.具体的，手术机械臂2包括安装在固定盘15上的铰接臂21、安装在铰接臂21底端的活动臂22、若干关节臂23以及安装在位于最末端关节臂23上的器械臂24，手术器械被夹持在器械臂24上，铰接臂21、活动臂22以及关节臂23均安装有单独的驱动电机，使得铰接臂21、活动臂22和关节臂23之间能够在驱动电机的控制下自由活动，以将手术器械伸入到实验小鼠的体内。
36.本发明中，位于最外侧位置处的手术机械臂2上安装有延展臂3，延展臂3安装在位于最末端的关节臂23与器械臂24之间，延展臂3包括呈弧形状的弧形臂31和套在弧形臂31外侧的活动套32。弧形臂31顶端的外侧边缘处设置有若干凸齿313，弧形臂31的首端设有端座311，端座311伸入到关节臂23的末端并与关节臂23铰接，端座311的首端同轴连接有第一驱动电机231，第一驱动电机231固定在关节臂23的末端，使第一驱动电机231在工作时能够带动弧形臂31在关节臂23的末端进行转动，达到调节弧形臂31角度的目的。
37.具体的，弧形臂31顶端的外侧边缘处开设有边槽312，凸齿313位于边槽312内，活动套32内开设有套腔321，弧形臂31从套腔321中穿过，使弧形臂31被限制在活动套32的内部并能够沿弧形臂31进行滑动。
38.进一步的，活动套32内转动连接有蜗杆327，蜗杆327与凸齿313相啮合，活动套32顶部的前端边缘处开设有通槽324，蜗杆327安装在通槽324内，蜗杆327的首末两端杆轴分别插入到通槽324的左右两侧槽壁内，使蜗杆327被限制在通槽324的内侧并能够在通槽324内进行转动。活动套32的顶端安装有第三驱动电机326，活动套32的顶端固定有竖板325，第三驱动电机326固定在竖板325的右侧端面上，第三驱动电机326的输出轴末端同轴连接有
第一齿带轮3261，蜗杆327的杆轴上同轴连接有第二齿带轮3271，第一齿带轮3261与第二齿带轮3271之间通过齿带328相连接，当将第三驱动电机326与外界电源相接通时，第三驱动电机326开始工作并带动第一齿带轮3261进行转动，使得在齿带328的连接下，第一齿带轮3261通过齿带328带动第二齿带轮3271进行转动，从而使第二齿带轮3271带动蜗杆327一同转动，使蜗杆327能够在凸齿313的作用下带动活动套32沿弧形臂31做相应的运动，达到调节活动套32在弧形臂31上的位置的目的。
39.进一步的，弧形臂31顶面的首端位置处固定有限位块314，限位块314呈凸出状，限位块314能够对活动套32的运动起到阻挡作用，可防止活动套32从弧形臂31上脱出。
40.此外，活动套32的外侧端面上设置有凸座322，活动套32的前侧设置有连接座329，连接座329的首端设有凸臂3291，凸臂3291与凸座322铰接，凸座322的顶端安装有第二驱动电机323，第二驱动电机323的输出轴末端与凸臂3291的首端同轴连接，当将第二驱动电机323与外界电源相接通时，第二驱动电机323开始工作并能够带动凸臂3291绕凸座322进行转动，从而达到调节连接座329在活动套32上角度的目的从而对安装在该连接座329上的器械臂24在水平方向上进行角度改变的目的。
41.值得注意的是，连接座329末端的外侧表面上安装有第四驱动电机3292，器械臂24能够安装到凸臂3291的末端，第四驱动电机3292的输出轴末端与器械臂24固定连接，当将第四驱动电机3292与外界相接通时，第四驱动电机3292开始工作并能够带动器械臂24在连接座329的末端位置处进行转动，从而对安装在该连接座329上的器械臂24在竖直方向上进行角度改变的目的。
42.本发明的适用于小鼠的达芬奇机器人的机器臂的工作原理具体为：
43.首先通过控制手术机械臂2移动至所需的位置后通过控制第一驱动电机231进行工作使第一驱动电机231能够带动弧形臂31在关节臂23的末端进行转动，从而能够对弧形臂31的角度进行调节，然后通过控制第三驱动电机326进行工作即可使第三驱动电机326带动第一齿带轮3261转动，从而使第一齿带轮3261通过齿带328带动第二齿带轮3271和蜗杆327进行转动，使蜗杆327能够在凸齿313的作用下带动活动套32沿弧形臂31做相应的运动，达到调节活动套32在弧形臂31上的位置的目的，最后分别通过控制第二驱动电机323和第四驱动电机3292，可使连接座329和安装在连接座329上的器械臂24分别在水平和竖直方向上进行角度改变的目的，以使该器械臂24能够将器械方便地伸入到小鼠的体内，可防止因小鼠体内空间有限而导致多种手术器械发生互相触碰的情况发生。
44.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。